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古今中外天文學(xué)家[量子分子動(dòng)力學(xué)之家]
古今中外天文學(xué)家
 更新時(shí)間:2010-10-15 10:22:11  點(diǎn)擊數:325
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亞里士多德(Aristotole,公元前384-前322),于公元前384年生于馬其頓的斯塔吉拉城。其父為馬其頓國王的御醫。17歲赴雅典就讀于柏拉圖學(xué)園,在那里學(xué)習20年,直到柏拉圖死后一段時(shí)間,方才離開(kāi)那里。
  公元前342年,亞里士多德回到馬其頓,擔任13歲的王子亞歷山大的教師;這位王子就是后來(lái)的亞歷山大大帝。他負責教王子達三年之久。 公元前335年,亞歷山大登上王位之后,亞里士多德返回雅典,開(kāi)辦了自己的學(xué)校,一住就是12年;與此同時(shí),亞歷山大大帝正忙于對外軍事擴張。看來(lái)亞歷山大并不想從老師那里得到什么勸導,相反為老師提供了大量錢(qián)財,以便讓他繼續從事科學(xué)研究。科學(xué)家依靠國家財力進(jìn)行科學(xué)研究,這是歷史上的第一次,也是其后數世紀中所沒(méi)有出現過(guò)的情況。 雖然如此,亞里士多德朝夕陪伴亞歷山大也是很危險的。亞里士多德反對亞歷山大的獨裁統治方式。亞歷山大以背叛罪處決亞里士多德的侄子時(shí),簡(jiǎn)直就像也殺死了亞里士多德。亞里士多德與亞歷山大關(guān)系密切,因而激起雅典人的義憤。公元前323年,亞歷山大大帝駕崩,反馬其頓的運動(dòng)再次興起,義軍占領(lǐng)了雅典。亞里士多德自感無(wú)能為力,遂想起76年前蘇格拉底的命運,借口說(shuō)不給雅典人反對哲學(xué)罪的機會(huì ),逃離了該城。在避難地隱居幾個(gè)月之后,于公元前322年逝世,享年62歲。 
  亞里士多德對于世界的貢獻是令人震驚的。他有170多部著(zhù)作,留傳于世的僅47種。著(zhù)述數量多寡無(wú)關(guān)緊要,重要的是他的知識淵博無(wú)比,令人嘆服。他的科學(xué)著(zhù)作構成當時(shí)的科學(xué)知識百科全書(shū)。他的著(zhù)作涉及天文學(xué),動(dòng)物學(xué),胚胎學(xué),地理學(xué),地層構造學(xué),物理學(xué),解剖學(xué),生理學(xué),總而言之,古希臘人已知的各個(gè)學(xué)科,各種知識領(lǐng)域無(wú)所不包。與此同時(shí),他是一位真正的哲學(xué)家,在哲學(xué)的各個(gè)方面都有豐富建樹(shù)。

喜帕恰斯(Hipparchus,約公元前190-前125),古希臘天文學(xué)家。生于小亞細亞半島西北的尼西亞,曾長(cháng)期在羅得島工作。
  他是方位天文學(xué)的創(chuàng )始人。他算出一年的長(cháng)度為365又1/4日再減去1/300日;發(fā)現白道拱點(diǎn)和黃白交點(diǎn)的運動(dòng),求得月亮的距離為地球直徑的30又1/6倍;編制了幾個(gè)世紀內太陽(yáng)和月亮的運動(dòng)表,并用來(lái)推算日食和月食。他發(fā)現公元前134年新星,由此推動(dòng)他編出一份包括850顆恒星的位置和亮度星表。他把自己對恒星黃經(jīng)的觀(guān)測結果同前人的進(jìn)行比較,發(fā)現黃道和赤道交點(diǎn)的緩慢移動(dòng)--歲差,并定出歲差值為每年45"或46"。還發(fā)明一經(jīng)緯度表示地理位置的方法和投影制圖的方法。為了研究天文學(xué),他創(chuàng )立了三角學(xué)和球面三角學(xué) 。喜帕恰斯留下大量的觀(guān)測資料。后人在定出行星的各種周期與參數時(shí),常常利用他的觀(guān)測結果。1718年,哈雷將自己的觀(guān)測與喜帕恰斯的記錄比較而發(fā)現了恒星的自行。喜帕恰斯的著(zhù)作沒(méi)有流傳下來(lái),現在所知的關(guān)于他的工作都是從托勒密的著(zhù)作中得來(lái)的。

張衡(78-139),字平子,南陽(yáng)西鄂(今河南南陽(yáng)縣石橋鎮)人。他是我國東漢時(shí)期偉大的天文學(xué)家,為我國天文學(xué)的發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻;在數學(xué)、地理、繪畫(huà)和文學(xué)等方面,張衡也表現出了非凡的才能和廣博的學(xué)識。
  張衡是東漢中期渾天說(shuō)的代表人物之一;他指出月球本身并不發(fā)光,月光其實(shí)是日光的反射;他還正確地解釋了月食的成因,并且認識到宇宙的無(wú)限性和行星運動(dòng)的快慢與距離地球遠近的關(guān)系。
  張衡觀(guān)測記錄了兩千五百顆恒星,創(chuàng )制了世界上第一架能比較準確地表演天象的漏水轉渾天儀,第一架測試地震的儀器--候風(fēng)地動(dòng)儀,還制造出了指南車(chē)、自動(dòng)記里鼓車(chē)、飛行數里的木鳥(niǎo)等等。
  張衡共著(zhù)有科學(xué)、哲學(xué)、和文學(xué)著(zhù)作三十二篇,其中天文著(zhù)作有《靈憲》和《靈憲圖》等。 為了紀念張衡的功績(jì),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為"張衡環(huán)形山",將小行星1802命名為"張衡小行星"。
  20世紀中國著(zhù)名文學(xué)家、歷史學(xué)家郭沫若對張衡的評價(jià)是:"如此全面發(fā)展之人物,在世界史中亦所罕見(jiàn),萬(wàn)祀千齡,令人景仰。"

托勒密(Claudius Ptolemaeus,約90-168),古希臘天文、地理、地圖、數學(xué)家 。
  公元127年,年輕的托勒密被送到亞歷山大去求學(xué)。在那里,他閱讀了不少的書(shū)籍,并且學(xué)會(huì )了天文測量和大地測量。他曾長(cháng)期住在亞歷山大城,直到151年。
  托勒密于公元二世紀,提出了自己的宇宙結構學(xué)說(shuō),即"地心說(shuō)"。主張地球處于宇宙中心,且靜止不動(dòng),日、月、行星和恒星均環(huán)繞地球運行。托勒密這個(gè)不反映宇宙實(shí)際結構的數學(xué)圖景,卻較為完滿(mǎn)的解釋了當時(shí)觀(guān)測到的行星運動(dòng)情況,并取得了航海上的實(shí)用價(jià)值,從而被人們廣為信奉。托勒密本人聲稱(chēng)他的體系并不具有物理的真實(shí)性,而只是一個(gè)計算天體位置的數學(xué)方案。至于教會(huì )利用和維護地心說(shuō),那是托勒密死后一千多年的事情了。
  除了在天文學(xué)方面的造詣, 托勒密在地理學(xué)上也做出了出色的成就。他認為,地理學(xué)的研究對象應為整個(gè)地球,主要研究其形狀、大小、經(jīng)緯度的測定以及地圖投影的方法等。他制造了測量經(jīng)緯度用的類(lèi)似渾天儀的儀器(星盤(pán))和后來(lái)馳名歐洲的角距測量?jì)x。托勒密有地理學(xué)著(zhù)作八卷,其中六卷都是用經(jīng)緯度標明的地點(diǎn)位置表。他的多數地點(diǎn)位置好象都是根據他的本初子午線(xiàn)和用弧度來(lái)表現的平緯圈之間的距離來(lái)計算的,因為他的經(jīng)度沒(méi)有一個(gè)是從天文學(xué)上測定的,只有少數緯度是這樣測定的。托勒密采用了波昔東尼斯測定的地球周長(cháng)的較小數值,這就使得他所有用弧度表現的陸向距離都夸大了,因為他把每一弧度的距離定為五百希臘里,而不是六百希臘里。這樣一來(lái),從歐洲到亞洲橫貫大西洋的洋面距離,看上去就比埃拉托斯特尼的計算值小得多,這項計算最后還導致了哥倫布從西面駛往亞洲的企圖。
  托勒密著(zhù)有四本重要著(zhù)作:《天文學(xué)大成》(Almagest)、《地理學(xué)》(Geography)、《天文集》(Tetrabiblos)和《光學(xué)》(Optics)。 《天文學(xué)大成》--500年的希臘天文學(xué)和宇宙學(xué)思想的頂峰--統治了天文界長(cháng)達13 個(gè)世紀。這樣一本知識上參差交錯且復雜的著(zhù)作,不是單獨一個(gè)人所能完成的。托勒密依靠了他的先驅者,特別是喜帕恰斯,這一點(diǎn)是無(wú)須掩蓋的。他面對的基本問(wèn)題是:在假設宇宙是以地球為中心的、以及所有天體以均勻的速度按完全圓形的軌道饒轉的前提下,試圖解釋天體的運動(dòng)。因為實(shí)際天體以變速度按橢圓軌道饒地球以外的中心運動(dòng),為了維護原來(lái)的基本假設,就要考慮某些非常復雜的幾何形狀。托勒密使用了3種復雜的原始設想:本輪、偏心圓和均輪。他能對火星、金星和水星等等的軌道分別給出合理的描述,但是如果把它們放在一個(gè)模型中,那么它們的尺度和周期將發(fā)生沖突。然而,無(wú)論這個(gè)體系存在著(zhù)怎樣的缺點(diǎn),它還是流行了1300年之久,直到15世紀才被哥白尼推翻。
  托勒密還曾制造了供測量經(jīng)緯度用的、類(lèi)似渾天儀的儀器和后來(lái)馳名歐洲的角距測量?jì)x。通過(guò)系統的天文觀(guān)測,編出了1000多顆恒星的位置表。

祖沖之(429-500),字文遠, 祖籍范陽(yáng)郡遒縣(今河北淶源縣),南北朝時(shí)期杰出的數學(xué)家、天文學(xué)家和機械制造家。
  在天文學(xué)方面,祖沖之創(chuàng )制了中國歷法史上著(zhù)名的新歷--《大明歷》。在《大明歷》中,他首次引用了歲差,是我國歷法史上的一次重大改革;他還采用了391年中設置144個(gè)閏月的新閏周,比古代發(fā)明的19年7閏的閏周更加精密。 祖沖之推算的回歸年和交點(diǎn)月天數都與觀(guān)測值非常接近。
  在數學(xué)上, 祖沖之推算出圓周率的真值應該介于3.1415926和3.1415927之間,比歐洲要早一千多年。在機械制造上,曾制造了銅鑄指南車(chē)、利用水力舂米磨面的水碓磨、能日行百里?quot;千里船"和計時(shí)儀器漏壺、欹器等。為了紀念祖沖之的功績(jì),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為"祖沖之環(huán)形山",將小行星1888命名為"祖沖之小行星"。

一行(683-727),俗名張遂, 魏州昌樂(lè )(今河南省南樂(lè )縣)人,唐代高僧和杰出的天文學(xué)家。
  為了觀(guān)測天象,一行與機械制造家梁令瓚合作,創(chuàng )制出了黃道游儀和水運渾象。在掌握大量實(shí)測資料的基礎上,一行重新測定了150多顆恒星的位置, 發(fā)現古籍上所載的這些恒星位置與實(shí)際位置不符。
  從開(kāi)元十二年(公元724年)起, 一行主持了規模宏大的天文大地測量,全國十二個(gè)觀(guān)測站中,以南宮說(shuō)等人在河南所作的一組觀(guān)測最有成就,經(jīng)一行歸算,得到了子午線(xiàn)一度的長(cháng),這是世界上首次子午線(xiàn)實(shí)測。從開(kāi)元十三年(公元725年)起, 一行歷經(jīng)兩年時(shí)間編制成《大衍歷》(初稿)二十卷,糾正了過(guò)去歷法中把全年平均分為二十四節氣的錯誤,是我國歷法上的一次重大改革。一行還編寫(xiě)了《開(kāi)元大衍歷》、《七政長(cháng)歷》、《易論》、《心機算術(shù)》、《宿曜儀軌》、《七曜星辰別行法》、《北斗七星護摩法》等。為了紀念一行的功績(jì),人們將小行星1972命名為"一行小行星"。

沈括1031-1095), 字存中,錢(qián)塘(今浙江杭州)人,北宋時(shí)期著(zhù)名的科學(xué)家,他同時(shí)又是一位杰出的政治家和軍事家。
  在天文學(xué)方面,在司天監期間,沈括為提高儀器的精度進(jìn)行了大量工作,曾改制渾儀、浮漏和景表等天文儀器,撰《渾儀議》、《浮漏議》和《景表議》;親自觀(guān)測天象,繪制測定北極星位置的圖二百多張;并曾在幾年內堅持觀(guān)測表影和漏壺的運行,由此提出了因太陽(yáng)運動(dòng)不均勻而引起的時(shí)差現象;在晚年,他提出一種全新的純陰歷《十二氣歷》,這種歷法簡(jiǎn)單明了,便于指導農事。
  在物理學(xué)方面,沈括發(fā)現了地磁偏角的存在,比歐洲早四百多年。晚年,沈括定居潤州(今江蘇鎮江)夢(mèng)溪園潛心寫(xiě)作,將平生見(jiàn)聞和科學(xué)研究記載于《夢(mèng)溪筆談》之中。書(shū)中涉及科學(xué)條目二百多條,內容包括數學(xué)、天文、氣象、地質(zhì)、地理、地圖、物理、化學(xué)、冶金、水利、建筑、生物、農學(xué)和醫藥等許多領(lǐng)域,是世界科技史中的一份寶貴的遺產(chǎn)。
  為了紀念沈括的功績(jì),人們將小行星2027命名為"沈括小行星"。

郭守敬(1231-1316), 字若思,順德邢臺(今河北邢臺)人,元朝天文學(xué)家、水利學(xué)家、數學(xué)家和儀表制造家。
  郭守敬和王恂、許衡等人,共同編制出我國古代最先進(jìn)、施行最久的歷法《授時(shí)歷》。為了編歷,他創(chuàng )制和改進(jìn)了簡(jiǎn)儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運儀、景符、窺幾等十幾件天文儀器儀表;還在全國各地設立二十七個(gè)觀(guān)測站,進(jìn)行了大規模的"四海測量",測出的北極出地高度平均誤差只有0.35;新測二十八宿距度,平均誤差還不到5';測定了黃赤交角新值,誤差僅1'多;取回歸年長(cháng)度為365.2425日,與現今通行的公歷值完全一致。
  郭守敬編撰的天文歷法著(zhù)作有《推步》、《立成》、《歷議擬稿》、《儀象法式》、《上中下三歷注式》和《修歷源流》等十四種,共105卷。為紀念郭守敬的功績(jì),人們將月球背面的一環(huán)形山命名為"郭守敬環(huán)形山",將小行星2012命名為"郭守敬小行星"。

哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473-1543),偉大的波蘭天文學(xué)家,日心說(shuō)的創(chuàng )立者,近代天文學(xué)的奠基人。1473年2月19日生于波蘭維斯瓦河畔的托倫城。10歲喪父,由舅父瓦琴洛德?lián)狃B。18歲時(shí)進(jìn)克拉科夫大學(xué),在校受到人文主義者、數學(xué)教授布魯楚斯基的熏陶,抱定獻身天文學(xué)研究的志愿。三年后轉回故鄉。當時(shí)已任埃爾梅蘭城大主教的瓦琴洛德,派他去意大利學(xué)教會(huì )法規。
  1497-1500年間,他在波洛尼亞大學(xué)讀書(shū),除教會(huì )法規外,還同時(shí)研究多種學(xué)科,尤其是數學(xué)和天文學(xué)。對他最有影響的老師是文藝復興運動(dòng)的領(lǐng)導人之一、天文學(xué)教授諾法臘。哥白尼在意大利的時(shí)候,因他舅父的推薦,于1497年被選為弗龍堡大教堂僧正。1501年他從意大利回國,正式宣誓加入教會(huì )團體,但隨即又請假再次去意大利。先在帕多瓦大學(xué),同時(shí)研究法律與醫學(xué)。1503年,在費拉拉大學(xué)獲得教會(huì )法博士學(xué)位1506年,哥白尼從意大利回到波蘭。1512年他舅父死后,他就定居在弗龍堡。作為僧正的哥白尼,職務(wù)是輕松的。他把大部分精力都用在天文學(xué)的研究上。
  哥白尼的主要貢獻是創(chuàng )立了科學(xué)的日心學(xué)說(shuō),寫(xiě)出"自然科學(xué)的獨立宣言"--《天體運行論》。1535年,哥白尼用"四個(gè)九年的時(shí)間"完成了長(cháng)達六卷的科學(xué)巨著(zhù)《天體運行論》。第一卷論太陽(yáng)居宇宙的中心、地球和其他行星都繞太陽(yáng)運行。第二卷論地球的自轉,指出地球是繞太陽(yáng)運轉的一顆普通行星,它一方面以地軸為中心自轉,一方面又循環(huán)著(zhù)它自己的軌道繞太陽(yáng)公轉。第三卷論歲差,即地球自轉軸的運行使春分點(diǎn)沿黃道向西緩慢運行,其速度每年為50.2角秒。第四卷論月球的運行和日月食。第五卷、六卷論五大行星。這就完整地提出了太陽(yáng)結構的理論--日心學(xué)說(shuō):太陽(yáng)居于宇宙的中心靜止不動(dòng),而包括地球在內的行星都繞太陽(yáng)轉動(dòng)。離太陽(yáng)最近的是水星,其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球繞地球轉動(dòng)。恒星則在離太陽(yáng)很遠的一個(gè)天球上靜止不動(dòng)。
  哥白尼把統率整個(gè)宇宙的支配力量賦予太陽(yáng),而各個(gè)天體則都有其自然的運動(dòng)。哥白尼的日心學(xué)說(shuō)科學(xué)地闡明了天體運行的觀(guān)象,推翻了統治長(cháng)達一千多年的托勒密體系--地心學(xué)說(shuō),并從根本上否定了基督教關(guān)于上帝創(chuàng )造一切,地是靜止不動(dòng)的謬誤。哥白尼懾于教會(huì )的統治,怕遭到反對和迫害,遲遲不愿將《天體運行論》公開(kāi)出版。1543年5月24日,哥白尼在他彌留之際,才在病榻上見(jiàn)到了剛剛出版的《天體運行論》樣書(shū)。
  恩格斯對哥白尼的《天體運行論》給予了高度評價(jià):"自然科學(xué)借以宣布其獨立并且好像是重演路德焚燒教諭的革命行動(dòng),便是哥白尼那本不朽著(zhù)作的出版,他用這本書(shū)(雖然是膽怯地而且可說(shuō)是只在臨終時(shí))來(lái)向自然事物方面的教會(huì )權威挑戰,從此自然科學(xué)便開(kāi)始從神學(xué)中解放出來(lái)。""科學(xué)的發(fā)展從此便大踏步前進(jìn)"。

第谷(Tycho Brahe,1546-1601),丹麥天文學(xué)家。1546年12月14日生于丹麥的克努茲斯圖浦的一個(gè)貴族家庭。自幼喜歡觀(guān)察星辰。1559年進(jìn)入哥本哈根大學(xué)學(xué)習法律。1562年入萊比熄大學(xué)。1563年8月他作了第一個(gè)天文記錄--木星合土星。1565年以后,到歐洲許多地方游學(xué)。1572年11月11日他發(fā)現在仙后座里出現了一顆新星。經(jīng)過(guò)長(cháng)期觀(guān)測,他認為這是一顆十分遙遠的星(現已測知是銀河系的一顆超新星)。1576年在丹麥王腓特烈二世的資助下,他在汶島上建立了一所宏大的天文臺。1600年,他邀請開(kāi)普勒來(lái)當助手。1601年10月24日第谷逝世。在最后的日子里,他將自己生平積累的觀(guān)測資料贈給了開(kāi)普勒。
  第谷曾提出一種介乎托勒密的地心體系和哥白尼的日心體系之間的宇宙體系。他認為地球在宇宙中心,靜止不動(dòng),行星繞太陽(yáng)轉,而太陽(yáng)則率領(lǐng)行星繞地球轉。第谷是卓越的天文儀器制造家,曾制造過(guò)許多大型、精密的天文儀器。赤道式裝置在歐洲的流行是與他的工作分不開(kāi)的。他多年精心觀(guān)測得到的資料,為開(kāi)普勒發(fā)現行星運動(dòng)三定律準備了基礎。

開(kāi)普勒(JohannesKepler,1571-1630),德國天文學(xué)家,幼年體弱多病,12歲時(shí)入修道院學(xué)習。1587年進(jìn)入蒂賓根大學(xué),在校中遇到秘密宣傳哥白尼學(xué)說(shuō)的天文學(xué)教授麥斯特林。在他的影響下,很快成為哥白尼學(xué)說(shuō)的忠實(shí)維護者。
  開(kāi)普勒1591年獲得文學(xué)碩士學(xué)位,后來(lái)想當路德教派牧師而學(xué)神學(xué)。因得到大學(xué)的有力推薦,中止了神學(xué)課程,去奧地利格拉茨的路德派高中任數學(xué)教師,開(kāi)始研究天文學(xué)。1596年出版《宇宙的神秘》一書(shū)受到第谷的賞識,應邀到布拉格附近的天文臺做研究工作。1600年,到布拉格成為第谷的助手。次年第谷去世,開(kāi)普勒成為第谷事業(yè)的繼承人。
  開(kāi)普勒視力不佳,但還是作了不少觀(guān)測工作,1604年9月30日在蛇夫座附近出現一顆新星,最亮時(shí)比木星還亮。開(kāi)普勒對這顆新星進(jìn)行了17個(gè)月的觀(guān)測并發(fā)表了觀(guān)測結果。
歷史上稱(chēng)它為開(kāi)普勒新星(這是一顆銀河系內的超新星)。1607年,他觀(guān)測了一顆大彗星,就是后來(lái)的哈雷彗星。
  開(kāi)普勒對光學(xué)很有研究。1604年發(fā)表《對威蒂略的補充--天文光學(xué)說(shuō)明》。1611年出版《光學(xué)》一書(shū),這是一本闡述近代望遠鏡理論的著(zhù)作。他把伽里略望遠鏡的凹透鏡目鏡改成小凸透鏡,這種望遠鏡被稱(chēng)為開(kāi)普勒望遠鏡。
  開(kāi)普勒還發(fā)現大氣折射的近似定律,用很簡(jiǎn)單的方法計算大氣折射,并且說(shuō)明在天頂大氣折射為零。他最先認為大氣有重量,并且正確地說(shuō)明月全食時(shí)月亮呈紅色是由于一部分太陽(yáng)光被地球大氣折射后投射到月亮上而造成的。
  開(kāi)普勒用很長(cháng)時(shí)間對第谷遺留下來(lái)的觀(guān)測資料進(jìn)行分析,他在分析火星的公轉時(shí)發(fā)現,無(wú)論按哥白尼的方法還是按托勒密或第谷的方法,算出的軌道都不能同第谷的觀(guān)測資料相吻合,他堅信觀(guān)測的結果,于是他想到火星可能不是作當時(shí)人們認為的勻速圓周運動(dòng),他改用各種不同的幾何曲線(xiàn)來(lái)表示火星的運動(dòng)軌跡,終于發(fā)現了"火星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運行,太陽(yáng)處于焦點(diǎn)之一的位置"這一定律,接著(zhù)他又發(fā)現雖然火星運行的速度是不均勻的,在近日點(diǎn)時(shí)快,遠日點(diǎn)時(shí)慢,但是,從任何一點(diǎn)開(kāi)始,在單位時(shí)間內,向徑掃過(guò)的面積卻是不變的。
  這樣就得出了關(guān)于行星運動(dòng)的第二條定律:"行星的向徑在相等的時(shí)間內掃過(guò)相等的面積。"這兩條定律,刊布于1609年出版的《新天文學(xué)》一書(shū)。書(shū)中他還指出,這兩條定律同樣適用于其他行星和月球的運動(dòng)。1612年,開(kāi)普勒的保護人魯道夫二世被迫退位,因此他也離開(kāi)布拉格,去奧地利的林茨。當地專(zhuān)門(mén)為他設立了一個(gè)數學(xué)家的職務(wù)。
  經(jīng)過(guò)長(cháng)期繁復的計算和無(wú)數次失敗,他終于發(fā)現了行星運動(dòng)的第三條定律:"行星公轉周期的平方等于軌道半長(cháng)軸的立方?quot;這一結果發(fā)表在1619年出版的《宇宙和諧論》中。行星運動(dòng)三定律的發(fā)現為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石,并導致數十年后萬(wàn)有引力定律的發(fā)現。
  他出版的《哥白尼天文學(xué)概要》敘述他對宇宙結構和大小的觀(guān)點(diǎn);在《彗星論》中,他指出彗尾總是背著(zhù)太陽(yáng),是因為太陽(yáng)光排斥彗頭的物質(zhì)所造成;1627年出版的《魯道夫星表》是根據他的行星運動(dòng)定律和第谷的觀(guān)測資料編制的。根據此表可以知道行星的位置,其精度比以前的任何星表都高,直到十八世紀中葉,它一直被視為天文學(xué)上的標準星表。
  他于1629年出版的《稀奇的1631年天象》中預言1631年11月7日水星凌日現象,12月6日金星也將凌日,果然如期觀(guān)測到了水星凌日,而金星凌日西歐看不到。1630年,他幾個(gè)月領(lǐng)不到薪水,經(jīng)濟困難,不得不親自前往雷根斯堡索取。在那里突然高燒,幾天后在貧病交困中去世。


伽利略(1564~1642)生于意大利北部佛羅倫薩一個(gè)貴族的家庭。他在科學(xué)上的創(chuàng )造才能,在青年時(shí)代就顯示出來(lái)了。當他還是比薩大學(xué)醫科學(xué)生時(shí),就發(fā)明了能測量脈博速率的擺式計時(shí)裝置。后來(lái),他的興趣轉向了數學(xué)和物理學(xué),26歲就擔任了比薩大學(xué)的數學(xué)教授。由于他在科學(xué)上的獨創(chuàng )精神,不久就跟擁護亞里士多德傳統觀(guān)點(diǎn)的人們發(fā)生了沖突,遭到對手們的排擠,不得不在1591年辭去比薩大學(xué)的職務(wù),轉而到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教。
  在帕多瓦,伽利略開(kāi)始研究天文學(xué),成為哥白尼的日心說(shuō)的熱烈支持者。他制造了望遠鏡,觀(guān)測到木星的四顆衛星,證明了地球并不是一切天體運動(dòng)環(huán)繞的中心。用望遠鏡進(jìn)行觀(guān)測,
他發(fā)現了月面的凹凸不平以及乳帶似的銀河原來(lái)是由許許多多獨立的恒星組成的。他還制成了空氣溫度計,這是世界上最早的溫度計。這些輝煌的成就,使他獲得了巨大的聲望。
  1610年,伽利略接受了圖斯卡尼大公爵的邀請,回到他的故鄉,擔當了大公爵的宮廷數學(xué)家兼哲學(xué)家。伽利略這樣做的目的是希望大公爵對他的科學(xué)研究給予資助。但是不久,他就受到教會(huì )的迫害。由于他勇敢的宣傳哥白尼的學(xué)說(shuō),1616年,被傳喚到羅馬的宗教裁判所。宗教裁判所譴責了哥白尼的學(xué)說(shuō),并責令伽利略保持沉默。1632年,伽利略發(fā)表《兩種世界觀(guān)的對話(huà)》一書(shū),被教會(huì )認為違反了1616年的禁令。伽利略被召到羅馬囚禁了幾個(gè)月,受到缺席審判,遭到苦刑和恐嚇,并被迫當眾跪著(zhù)表示"公開(kāi)放棄、詛咒和痛恨地動(dòng)學(xué)說(shuō)的錯誤和異端",最后被判處終身監禁,他的書(shū)也被列為禁書(shū)。
  1632年以后,伽利略專(zhuān)心致志于力學(xué)的研究,并于1638年完成了《兩種新科學(xué)的對話(huà)》。由于教會(huì )的禁令,這部書(shū)無(wú)法在意大利出版,只能在荷蘭秘密刊行。這部書(shū)是伽利略最偉大和最重要的著(zhù)作。伽利略首先研究了慣性運動(dòng)和落體運動(dòng)的規律,為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路。他堅持"自然科學(xué)書(shū)籍要用數學(xué)來(lái)寫(xiě)"的觀(guān)點(diǎn),倡導實(shí)驗和理論計算相結合,用實(shí)驗檢驗理論的推導。這種研究方法對以后的科學(xué)研究工作具有重大的指導意義。
  1642年,伽利略在貧病交加中逝世,享年78歲。1983年,羅馬教廷正式承認,350年前宗教裁判所對伽利略的審判是錯誤的。

牛頓(Issac Newton,1642-1727) 偉大的英國物理學(xué)家、天文學(xué)字、數學(xué)家。
  1642年12月25日(新歷1643年1月4日)生于林肯郡,幼年時(shí)代就喜歡制作機械玩具。1661年進(jìn)劍橋大學(xué)三一學(xué)校學(xué)數學(xué),1665年獲學(xué)士學(xué)位。1667年他進(jìn)三一學(xué)院當研究生,次年獲碩士學(xué)位。1669年牛頓受到數學(xué)教授巴羅博士的推薦,繼承他的教授職位。1689年和1701年,牛頓兩次以劍橋大學(xué)代表的身份被選入議會(huì )。1696年他被聘為造幣廠(chǎng)的監督。1703年起擔任英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)。1727年3月20日(新歷3月31日)逝世于倫敦。
  牛頓在科學(xué)上的貢獻是非常巨大的。從天文學(xué)說(shuō),他的主要成就有兩方面,即天文光學(xué)的研究和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現。(1)、 天文光學(xué) 1666年,牛頓重復了用三棱鏡分解日光為七色光帶的實(shí)驗。他正確地解釋說(shuō),這是各色光線(xiàn)通過(guò)玻璃時(shí)折射率不同造成的。但是,他認為各種玻璃的折射本領(lǐng)都是一樣的,因此折射望遠鏡不易制造。為了解決這個(gè)難題,牛頓便以銅錫合金磨成一面凹面鏡來(lái)反射聚光成像,1672年牛頓制成了一種新的反射望遠鏡,一般稱(chēng)為牛頓望遠鏡。他親手制造的望遠鏡現仍保存英國皇家學(xué)會(huì )作為珍貴的展品。(2)、 萬(wàn)有引力定律的發(fā)現 1666年,牛頓在家鄉躲避瘟疫的時(shí)侯,曾思考過(guò)引力問(wèn)題。據牛頓晚年的密友斯多克雷的回憶錄記載,牛頓在1726年4月15日親口告訴他,牛頓曾因見(jiàn)到樹(shù)上蘋(píng)果落地而引起深思,引力的概念進(jìn)入他的腦海。他的結論是,物體都互相吸引,地球上所有物質(zhì)對蘋(píng)果的吸引力的合力是向著(zhù)地心的,因此蘋(píng)果才向著(zhù)地心落下。進(jìn)一步,牛頓又把物體相互吸引的問(wèn)題推廣到宇宙間。他又想到月球離地球雖然遠到地球半徑的60倍,但地球的引力也一定會(huì )達月球。那么,月球何以不墜落呢?這一定和月球繞地球的運動(dòng)有關(guān)。若月球暫時(shí)停止運動(dòng),無(wú)疑它會(huì )落向地球引起災難性的碰撞,應該是月球的繞地運動(dòng)使這災難得以避免。天體互相吸引的概念,在牛頓以前就有人想到過(guò),例如,英國物理學(xué)家R.胡克等人。他們甚至猜測過(guò),引力是和距離平方成反比的。牛頓的貢獻是,令人無(wú)可懷疑地證明了地球和其它天體的引力確實(shí)是按照這個(gè)規律變化的。不過(guò),完成這個(gè)證明卻需要很長(cháng)的時(shí)間。一個(gè)原因是當時(shí)所掌握的地球半徑數據誤差較大,從而使牛頓最初算出的月球繞地球運動(dòng)的向心加速度和地面上重力加速度之比不符合與距離平方成反比的規律。 既已理解月球繞地球運行的問(wèn)題,牛頓不難推想到地球繞太陽(yáng)的運動(dòng)也是受控于太陽(yáng)引力的。其他行星與太陽(yáng)的距離雖不同于地球,它們繞太陽(yáng)的運動(dòng)也必定是受它的引力支配。開(kāi)普勒在牛頓之前曾經(jīng)從觀(guān)測的結果得出行星運動(dòng)的三定律,但行星為什么要按這些規律運動(dòng),卻未能作出解答。牛頓從數學(xué)上解答了這個(gè)問(wèn)題。 牛頓首先證明了若要行星與太陽(yáng)的聯(lián)線(xiàn)在相等時(shí)間內掃過(guò)相等的面積,只需引力的方向是沿著(zhù)行星與太陽(yáng)的聯(lián)線(xiàn)即可,不問(wèn)引力大小與距離有什么關(guān)系。假如行星的軌道為一橢圓,而太陽(yáng)處于橢圓的一焦點(diǎn)上,那么牛頓的數學(xué)推理能夠證明引力的強弱必須同太陽(yáng)和行星的距離的平方成反比。在繞日運行各行星的物質(zhì)同樣受到太陽(yáng)引力影響的假設下,數學(xué)方法也足以證明開(kāi)普勒的第三定律,即任何兩顆行星周期的平方同它們軌道長(cháng)軸的立方成正比。通過(guò)進(jìn)一步的研究,牛頓發(fā)現了天體力學(xué)中的許多奧秘。他認識到不但大天體象太陽(yáng)、地球、月球按平方反比律互相吸引,而且宇宙間的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)和其他質(zhì)點(diǎn)間也是以平方反比律互相吸引的。從這假設出發(fā),牛頓證明了任何層層均勻的球體,它對外的引力可以用同質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)放在它中心的位置來(lái)替代。 牛頓還用萬(wàn)有引力原理說(shuō)明了潮汐的各種現象,指出潮汐的大小不但同朔望有關(guān)系,而且同太陽(yáng)的引力也有關(guān)系。牛頓還從理論上推測,地球的兩極較扁,而歲差就是由于太陽(yáng)對赤道突出部分的攝動(dòng)而造成的。 牛頓的天體理論的局限性在于,他把天體運動(dòng)歸之于起始推動(dòng)力,歸之于上帝。
  牛頓的許多發(fā)現都收在他的不朽杰作《自然哲學(xué)的數學(xué)原理》一書(shū)中。該書(shū)于1687年問(wèn)世。一個(gè)嶄新的天文學(xué)分支:天體力學(xué)便由此而誕生了。

哈雷(Halley Edmond,1656.11.8-1742.1.14),英國天文學(xué)家和數學(xué)家。
哈雷生逢以新思想為基礎的科學(xué)革命時(shí)代,1673年進(jìn)牛津大學(xué)王后學(xué)院。1676年到南大西洋的圣赫勒納島測定南天恒星的方位,完成了載有341顆恒星精確位置的南天星表,記錄到一次水星凌日,還作過(guò)大量的鐘擺觀(guān)測(南半球鐘擺旋轉的方向與北半球相反)。
  1678年哈雷被選為皇家學(xué)會(huì )成員,并榮獲牛津大學(xué)碩士學(xué)位。1684年,他到劍橋向牛頓請教行星運動(dòng)的力學(xué)解釋?zhuān)诠籽芯咳〉眠M(jìn)展的鼓舞下,牛頓擴大了他對天體力學(xué)的研究。
  哈雷具有處理和歸算大量數據的才能,1686年,他公布了世界上第一部載有海洋盛行風(fēng)分布的氣象圖,1693年,發(fā)布了布雷斯勞城的人口死亡率表,首次探討了死亡率和年齡的關(guān)系,1701年,他根據航海羅盤(pán)記錄,出版了大西洋和太平洋的地磁圖,1704年,他晉升為牛津大學(xué)幾何學(xué)教授。
  1705年,哈雷出版了《彗星天文學(xué)論說(shuō)》,書(shū)中闡述了1337-1698年出現的24顆彗星的運行軌道,他指出,出現在1531、1607和1682年的三顆彗星可能是同一顆彗星的三次回歸,并預言它將于1758年重新出現,這個(gè)預言被證實(shí)了,這顆彗星也得到了名字-哈雷彗星。1716年他設計了觀(guān)測金星凌日的新方法,希望通過(guò)這種觀(guān)測能精確測定太陽(yáng)視差并由此推算出日地距離,1718年,哈雷發(fā)表了認明恒星有空間運動(dòng)的資料。1720年繼任為第二任格林威治天文臺臺長(cháng)。

哈勃(Hubble Edwin Powell,1889.11.20-1953.9.28),美國天文學(xué)家,河外天文學(xué)的奠基人和提供宇宙膨脹實(shí)例證據的第一人。
  哈勃在芝加哥大學(xué)學(xué)習時(shí),受天文學(xué)家海耳啟發(fā)開(kāi)始對天文學(xué)發(fā)生興趣。他在該校時(shí)即已獲數學(xué)和天文學(xué)的校內學(xué)位;但畢業(yè)后卻前往英國牛津大學(xué)學(xué)習法律,1913年在美國肯塔基州開(kāi)業(yè)當律師。后來(lái),他終于集中精力研究天文學(xué),并返回芝加哥大學(xué),在該校設于威斯康星州的葉凱士天文臺工作。
  在獲得天文學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位和從軍參戰以后,他便開(kāi)始在威爾遜天文臺(現屬海耳天文臺)專(zhuān)心研究河外星系并作出新發(fā)現。他在1922~1924年期間發(fā)現,星云并非都在銀河系內。哈勃在分析一批造父變星的亮度以后斷定,這些造父變星和它們所在的星云距離我們遠達幾十萬(wàn)光年,因而一定位于銀河系外。這項于1924年公布的發(fā)現使天文學(xué)家不得不改變對宇宙的看法。
  1925年,他根據河外星系的形狀加以分類(lèi),探究它們的內涵和亮度的型式。在研究星系的過(guò)程中,又作出第二項重大發(fā)現:星系看起來(lái)都在遠離我們而去,且距離越遠,遠離的速度越高。
  這一發(fā)現影響深遠:過(guò)去一直認為宇宙是靜止的,現在發(fā)現宇宙在膨脹,并且更重要的是,他于1929年還發(fā)現宇宙膨脹的速率是一常數。這個(gè)被稱(chēng)為哈勃常數的速率就是星系的速度同距離的比值。
  但哈勃在計算這一常數中有錯誤,根據他的計算,銀河系似乎大于其他星系,而且整個(gè)宇宙的年齡低于地球的實(shí)測年齡。后來(lái)其他的天文學(xué)家修改了哈勃的計算,挽救了他的理論并使人們認識到,宇宙已按常數率膨脹了100~200億年。他對天文學(xué)的發(fā)展作出了極大的貢獻,直到晚年仍繼續積極觀(guān)測星系。

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)1942年1月8日出生于英國的牛津,這是一個(gè)特殊的日子,現代科學(xué)的奠基人伽利略正是逝世于300年前的同一天。
  霍金在牛津大學(xué)畢業(yè)后即到劍橋大學(xué)讀研究生,這時(shí)他被診斷患了"盧伽雷病",不久,就完全癱瘓了。1985年,霍金又因肺炎進(jìn)行了穿氣管手術(shù),此后,他完全不能說(shuō)話(huà),依靠安裝在輪椅上的一個(gè)小對話(huà)機和語(yǔ)言合成器與人進(jìn)行交談;看書(shū)必須依賴(lài)一種翻書(shū)頁(yè)的機器,讀文獻時(shí)需要請人將每一頁(yè)都攤在大桌子上,然后他驅動(dòng)輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁(yè)閱讀……
  霍金正是在這種一般人難以置信的艱難中,成為世界公認的引力物理科學(xué)巨人。霍金在劍橋大學(xué)任牛頓曾擔任過(guò)的盧卡遜數學(xué)講座教授之職,他的黑洞蒸發(fā)理論和量子宇宙論不僅震動(dòng)了自然科學(xué)界,并且對哲學(xué)和宗教也有深遠影響。
  從宇宙大爆炸的奇點(diǎn)到黑洞輻射機制,霍金對量子宇宙論的發(fā)展作出了杰出的貢獻。他的目標是解決從牛頓以來(lái)一直困擾人類(lèi)的"第一推力"問(wèn)題。他的宇宙模型是一個(gè)封閉的無(wú)邊界的有限的四維時(shí)空--不需要上帝的第一推力,宇宙的演化完全取決于物理定律。
  耐人尋味的是,霍金的宇宙論事實(shí)上使上帝沒(méi)有存身之處,但梵蒂岡教廷仍對他表示了敬意。在承認了對伽利略審判的錯誤之后,教廷科學(xué)院又選舉霍金為該院院士。世俗的偏見(jiàn)和神學(xué)的權威,都不能阻擋科學(xué)的透射力。
  霍金堅信,關(guān)于宇宙的起源和命運的基本思想可以不用數學(xué)來(lái)陳述,而且沒(méi)有受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓練的人也能理解。他曾在通俗演講里,生動(dòng)地向聽(tīng)眾解釋"利用光速,從'黑洞'進(jìn)去,從'白洞'到宇宙另一區域去作時(shí)空旅行"的設計,是有趣的科學(xué)幻想,而現實(shí)卻是難以做到的簡(jiǎn)明道理。經(jīng)過(guò)數年的辛勤寫(xiě)作和修改,于1988年4月正式出版宇宙論科普著(zhù)作《時(shí)間簡(jiǎn)史》。書(shū)中引導讀者遨游外層空間奇異領(lǐng)域,對遙遠星系、黑洞、夸克、大統一理論、"帶味"粒子和"自旋"的粒子、反物質(zhì)、"時(shí)間箭頭"等進(jìn)行探索。《時(shí)間簡(jiǎn)史》,已用33種文字發(fā)行了550萬(wàn)冊,如今在西方,自稱(chēng)受過(guò)教育的人若沒(méi)有讀過(guò)這本書(shū),會(huì )被人看不起。   醫生曾診斷身患絕癥的霍金只能活兩年,他之所以能支持到今天并取得卓越成就,最主要的是他具有強烈的使命感和極其堅強的意志。霍金的一生,是人類(lèi)意志力的記錄,是科學(xué)精神創(chuàng )造的奇跡。

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